光面爆破施工技術(shù)研究

劉健

摘 要：針對(duì)泥質(zhì)砂巖等軟弱地質(zhì)隧道工程爆破開挖施工，優(yōu)化爆破施工工藝、措施，將施工管理與控挖技術(shù)相結(jié)合，并納入施工安全措施，形成軟弱圍巖地質(zhì)安全控挖技術(shù)，現(xiàn)場實(shí)施取得了良好的效果，為此類工程提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)借鑒。

關(guān)鍵詞：軟弱圍巖;光面爆破;控挖;安全質(zhì)量

1 工程概況

楊家坪隧道位于湖南省吉首市太平鎮(zhèn)境內(nèi)，進(jìn)口位于王屋云2號(hào)橋丘坡陡坡中，植被發(fā)育，交通不便;隧道出口位于巖橋溪1號(hào)中橋丘坡陡坡中，交通不便。隧道全長1774.02m，進(jìn)出口里程分別為：DK133+061、DK134+835.02;進(jìn)出口隧線分界里程分別為：DK133+074、DK134+809.02;洞內(nèi)設(shè)單面坡，最大埋深約160m。本隧道Ⅲ級(jí)200m，Ⅳ級(jí)1169m，Ⅴ級(jí)365.02m。

隧道區(qū)出露的底層有第四系全新統(tǒng)坡殘積層粉質(zhì)黏土，層薄、下伏基巖為白堊系下統(tǒng)東井組（K1d）、泥質(zhì)砂巖，遇水易軟化，巖層斜理發(fā)育，較破碎，增加光面爆破控制難度。

2 工程爆破任務(wù)完成情況

截至目前為止，楊家坪進(jìn)口單個(gè)掌子面開挖629.2m，自7月份光面爆破實(shí)施后，已完成光爆開挖494m，其中III級(jí)圍巖80m、IV級(jí)圍巖414m，完成爆破方72015m3;未采用光面爆破開挖135.2m，其中IV級(jí)圍巖90.2m、V級(jí)圍巖45m，完成爆破方20175m3。

3 鉆孔爆破參數(shù)確定

3.1 鑿巖機(jī)具的選取

隧道爆破機(jī)具采取YT28型氣腿式鑿巖機(jī)，Φ42mm直徑的鉆頭鉆孔。鉆頭為“十”字型硬質(zhì)合金鋼，鉆桿規(guī)格為中空六棱型，鉆桿長度分別3m、5m幾種規(guī)格。

3.2 爆破器材的選取

根據(jù)爆破規(guī)模及巖石特性，選用2號(hào)巖石乳化炸藥為主炸藥、非電導(dǎo)爆雷管起爆.

3.3 爆破參數(shù)的選擇

根據(jù)隧道巖質(zhì)情況，按光面爆破參數(shù)表進(jìn)行選擇。施工過程中通過爆破效果檢查，結(jié)合地質(zhì)變化情況適當(dāng)調(diào)整，以求達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)和最佳爆破效果。

4 光面爆破施工工藝

4.1 鉆爆設(shè)計(jì)

1）周邊眼鉆孔孔徑取42mm。

2）光面爆破周邊眼間距E。

根據(jù)隧道實(shí)際圍巖地質(zhì)情況，泥質(zhì)砂巖的單軸極限抗壓強(qiáng)度，屬軟巖，且節(jié)理較發(fā)育，巖石層理線規(guī)則，因此，為了控制隧道開挖輪廓線光滑、美觀，周邊眼間距E選取45cm。

3）周邊眼最小抵抗線W

周邊眼最小抵抗線W=1.2～1.8×42mm（孔徑）

故W=1.8×42==75.6cm，取80cm。

4.2 測量放樣

測量人員使用全站儀，準(zhǔn)確標(biāo)出周邊眼及輔助掘進(jìn)眼位置;每次放線對(duì)上次爆破的斷面進(jìn)行檢查，對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，改進(jìn)爆破效果。

嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)鉆孔圖進(jìn)行鉆孔，對(duì)周邊眼位的鉆孔做重點(diǎn)控制，使誤差在3cm以內(nèi);外插角小于3°，減少兩循環(huán)之間的臺(tái)階;在掌子面凹凸不平的地方，調(diào)整鉆孔深度，確保炮眼底面在一個(gè)平面上。

4.3 鉆眼

光面爆破鉆孔主要控制輔助掘進(jìn)眼及周邊眼，輔助掘進(jìn)眼鉆孔按照平行于隧道中軸線控制;周邊眼起孔于開挖線位置，鉆孔完畢后，眼底外插距開挖線≯10cm。

1）開孔：根據(jù)爆破設(shè)計(jì)及中線水平，選好開孔位置，刨去浮石，調(diào)整支架角度，使支架與開眼處巖面保持垂直。操作時(shí)，先供水后供風(fēng)。先開半風(fēng)，為防止鉆桿打滑，鉆進(jìn)3～5cm后再調(diào)整支架，保持設(shè)計(jì)規(guī)定的角度，開全風(fēng)，加大推力。

2）鉆進(jìn)：鉆進(jìn)中應(yīng)充分發(fā)揮氣腿作用，以加快鉆進(jìn)速度，減輕體力勞動(dòng)：

一條線：釬子、風(fēng)鉆、氣腿必須在同一垂直面上，從后面看是“一條線”，這樣使鉆機(jī)不會(huì)左右搖擺;

中心鉆：掌握好風(fēng)鉆的進(jìn)氣量，控制風(fēng)鉆擺動(dòng)幅度，使鉆桿始終在炮眼中心位置旋轉(zhuǎn);

靠邊站：一人操縱一臺(tái)風(fēng)鉆，人要站在鉆機(jī)的側(cè)后方，使風(fēng)鉆貼在身邊，穩(wěn)住風(fēng)鉆，不使風(fēng)鉆左右搖擺;如下圖一：

3）撥釬：鉆孔滿足設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)及時(shí)撥釬轉(zhuǎn)移。在整體性較好的巖石中，可停風(fēng)撥釬，停機(jī)時(shí)應(yīng)先關(guān)水后關(guān)風(fēng)。在破碎巖石中，為克服阻力，鉆機(jī)應(yīng)帶風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)撥釬。

4.4 炸藥制作

周邊眼利用切制好的PVC管作為定位管道，每根炸藥30cm，切成4段，每段長度7.5cm，藥卷間距60cm，每根炸藥直徑32mm，裝藥過程中，用手?jǐn)D壓藥卷，減小藥卷直徑為20mm～25mm間，導(dǎo)爆索連接至底管，并用膠帶綁扎，導(dǎo)爆索串聯(lián)所有藥卷伸出孔外75cm以便導(dǎo)爆線路連接;剩余炮眼均裝整條30cm藥卷，輔助掘進(jìn)眼、底板眼每孔7條。

4.5 裝藥

周邊眼裝藥用3.5m長φ32的PVC管耦合分段裝藥，每孔裝藥450g，分成6段，每7cm一段，用導(dǎo)爆索（紅線）連接。炮孔堵塞采用紙盒充分泡水后進(jìn)行堵塞，堵塞長度30cm。在裝藥時(shí)，炸藥外露部分（PVC管缺口）必須對(duì)應(yīng)隧道中軸線。

4.6 連線

周邊眼利用導(dǎo)爆索串聯(lián)，連接接頭采用T型連接（每個(gè)接頭可向兩側(cè)傳爆），導(dǎo)爆索接頭設(shè)置在孔口位置，禁止伸入孔內(nèi)，并且要求導(dǎo)爆索緊貼巖面;每循環(huán)光爆掌子面拱腳、拱腰及拱頂放置11段、13段或15段雷管引爆，雷管可插入周邊眼中任意一根藥卷內(nèi)，與周邊眼、輔助掘進(jìn)眼及底板眼捆綁起爆。掏槽眼、輔助掘進(jìn)眼及底板眼按常規(guī)爆破連接方式連接成型。

4.7 起爆、爆破后檢查

爆破必須由專人統(tǒng)一指揮，起爆前人員、設(shè)備、料具照明、電器設(shè)施，均應(yīng)撤離爆破作業(yè)區(qū)。按起爆準(zhǔn)備、起爆、解除爆破警戒三個(gè)階段發(fā)出警報(bào)信號(hào)。

爆破、通風(fēng)15分鐘后方可進(jìn)入爆破面檢查，檢查有無瞎炮及可疑現(xiàn)象，瞎炮未經(jīng)處理，不得進(jìn)入下道工序作業(yè)，每班必須有責(zé)任心強(qiáng)、經(jīng)驗(yàn)豐富的專職人員進(jìn)行找頂撬幫工作，使用的工具應(yīng)輕便，并有監(jiān)護(hù)人。

未使用的爆破器材及時(shí)退庫，處理瞎炮收集的、不宜使用的炸藥、雷管、傳爆線等爆破器材退庫后，另行按有關(guān)要求集中處理。

5 光面爆破成果

5.1 超欠挖效果

超欠挖得到有效的控制，在使用光面爆破后，平均超挖由40cm降低至20cm，C25噴射混凝土超方量由51.4m3降低至20.4m3。

5.2 光面爆破效果

自7月份光面爆破實(shí)施后，殘眼率高達(dá)90%以上，爆破排險(xiǎn)后，輪廓清晰、凹凸有致，平均超挖控制在20cm左右，節(jié)約噴錨混凝土及工序時(shí)間，以達(dá)到減虧、創(chuàng)效的目的。

6 光面爆破成本分析

6.1 經(jīng)濟(jì)效益

1）周邊眼爆破成本分析。采用光面爆破每循環(huán)進(jìn)尺（3m）爆破物品需增加成本569.3元，如下圖二（周邊眼爆破成本分析）

2）噴射混凝土成本分析。采用光面爆破每循環(huán)進(jìn)尺（3m）噴射混凝土節(jié)約31m3，C25噴射混凝土生產(chǎn)成本731.6元/m3，成本減少22679.6元.

6.2 進(jìn)度效益

按照每循環(huán)3m進(jìn)尺計(jì)算，裝藥、爆破節(jié)約時(shí)間0.5h，掌子面排險(xiǎn)、出渣節(jié)約1h;噴射混凝土節(jié)省時(shí)間節(jié)約時(shí)間為2.5h;綜合統(tǒng)計(jì)得：每循環(huán)總節(jié)約時(shí)間為4h。

6.2.1 光面爆破存在問題及對(duì)策措施

在進(jìn)行光面爆破施工時(shí)，都必須注意整個(gè)作業(yè)的工藝流程，只有嚴(yán)格按《爆破安全規(guī)程》的要求和工作程序執(zhí)行，才能取得良好的爆破效果，并達(dá)到預(yù)期的目的。隧道洞身掘進(jìn)采用光面爆破過程中，遇到問題及措施如下：

1）炮眼布置：作業(yè)人員未按爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行炮眼布置，按照常規(guī)輔助掘進(jìn)眼至周邊眼距離小于周邊眼間距布置（間距為45cm），懷著陳舊思想，擔(dān)心周邊眼藥量過小、周邊眼下圍巖爆破不下來。

措施：項(xiàng)目部安排接受過培訓(xùn)，并具有隧道施工經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)員、總工程師跟班作業(yè)，親自動(dòng)手放樣周邊眼及輔助掘進(jìn)眼點(diǎn)位、標(biāo)出輪廓線，要求班組必須按照布置圖打眼。

2）鉆孔施工：作業(yè)人員未按照操作程序，釬子、風(fēng)鉆、氣腿不在同一垂直面上，起孔風(fēng)壓未控制，導(dǎo)致炮孔外插角過大，影響光爆效果。

措施：項(xiàng)目部在每次光爆前組織隊(duì)伍進(jìn)行現(xiàn)場培訓(xùn)，鉆眼過程中，每個(gè)臺(tái)架上安排一名技術(shù)人員，盯控鉆機(jī)操作手規(guī)范作業(yè)，保證鉆機(jī)釬子、風(fēng)鉆、氣腿在同一垂直面上，并起孔時(shí)控制半風(fēng)，進(jìn)尺3cm～5cm后全風(fēng)鉆進(jìn)，全程跟班兩個(gè)循環(huán)控制操作手鉆孔習(xí)慣。

3）藥卷制作：周邊眼藥卷利用φ32PVC管定位，采取不耦合裝藥方式，操作人員制作藥卷存在僥幸心理，定位管制作不按爆破設(shè)計(jì)間距割孔，藥卷未用手進(jìn)行按壓以減小藥卷直徑。

措施：根據(jù)工人心理，要求技術(shù)人員對(duì)制作成型的定位PVC管進(jìn)行抽查，量取間距誤差大于3cm判定不合格，要求重新制作，在裝入藥卷過程中，全程盯控，未對(duì)藥卷進(jìn)行等分及未按壓入管的藥卷，返工重新制作，局部增加工人工作量，矯正其僥幸心理，現(xiàn)場交底制作藥卷便捷方式。

4）堵孔連線：堵孔采用泡軟的紙箱，撕碎成團(tuán)頂入孔內(nèi)，此道工序施工時(shí)，隨意性過大，未按要求堵孔密實(shí);導(dǎo)爆索連線未采用T型（兩端傳爆）連接。

措施：針對(duì)此問題，組織隧道開挖班人員到項(xiàng)目部聽取教授講課，并進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)踐，講述堵孔工序針對(duì)光爆效果重要性及T型連接兩端傳爆理論知識(shí)，現(xiàn)場實(shí)際操作演示便捷性，矯正工人傳統(tǒng)繁瑣習(xí)慣，讓工人從心理上接受。

5）非光爆效果：爆破后，無輪廓線形，凹凸感十分明顯，甚至出現(xiàn)局部掉塊現(xiàn)象。

措施：針對(duì)此問題，項(xiàng)目部采取心理及技術(shù)戰(zhàn)，一是召開現(xiàn)場會(huì)對(duì)光爆效果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，查找問題原因，提振隊(duì)伍信心;二是針對(duì)此次光爆進(jìn)行詳細(xì)分析，確定問題原因，針對(duì)問題重新調(diào)整爆破參數(shù)。

6.2.2 體會(huì)及建議

光面爆破實(shí)施后，深刻體會(huì)到，這一門技術(shù)不僅僅是在完整、堅(jiān)硬的III級(jí)圍巖中能達(dá)到控挖效果，在IV、V級(jí)軟弱、破碎泥巖中同樣可以達(dá)到控挖效果，爆破后，圍巖輪廓圓順、穩(wěn)定，為施工安全提供屏障;在實(shí)施光爆過程中，技術(shù)問題頻現(xiàn)易解決，最主要問題存在于落實(shí)情況，對(duì)作業(yè)班組、工人的管理是光面爆破成敗的關(guān)鍵。

綜上所訴，光面爆破并不是純技術(shù)問題，而是技術(shù)與技術(shù)管理相結(jié)合產(chǎn)物。如何能長期堅(jiān)持、如何提高（施工、技術(shù)）人員的積極性方面也值得思考。

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